(57)【要約】  燃焼室内に噴射される実燃料噴射量とそれに伴って発生するトルクとの関係に基づいて燃料種類を判別する。また、その判別された燃料の物性値に適した燃焼形態でプレ噴射を実行し、筒内予熱量の適正化を図る。着火性の高い燃料ほどプレ噴射の開始タイミングを遅角側に設定し、実燃料噴射量に対するエンジントルクが大きく得られる燃料ほどプレ噴射の燃料噴射量を少なく（燃料噴射期間を短く）設定する。これにより、排気エミッションの改善やエンジン性能の向上が図れる。
2011061851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を判別するための燃料種類判別装置であって、
上記燃料噴射弁から噴射された燃料の実噴射量を測定または推定する実噴射量認識手段と、
上記燃料噴射弁からの燃料の噴射に伴う内燃機関の出力トルクを測定または推定するトルク認識手段と、
上記実噴射量認識手段によって測定または推定された燃料の実噴射量及び上記トルク認識手段によって測定または推定された内燃機関の出力トルクに基づいて、上記燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を判別する燃料種類判別手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の燃料種類判別装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の燃料種類判別装置において、
上記燃料噴射弁は高圧燃料を蓄圧保持する蓄圧容器から燃料が供給されるようになっていると共に、上記蓄圧容器の燃料出口よりも下流側には燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段が配設されており、
上記実噴射量認識手段は、上記燃料圧力検出手段によって検出された燃料圧力と、その燃料圧力で実行される燃料噴射の噴射期間とに基づいて、燃料噴射弁から噴射された燃料の実噴射量を測定または推定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料種類判別装置。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関の燃料種類判別装置において、
上記燃料圧力検出手段は、上記燃料噴射弁の燃料導入口近傍に設けられており、
上記実噴射量認識手段は、上記燃料圧力検出手段によって検出された燃料圧力に対し、燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されてから燃料導入口近傍の燃料圧力が降下し始めるまでの遅延時間を考慮した補正を行い、その補正後の燃料圧力に基づいて燃料の実噴射量を推定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料種類判別装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の内燃機関の燃料種類判別装置において、
燃料噴射量学習動作の実行条件が成立した場合に、特定の気筒内に燃料噴射弁から指示噴射期間に従った燃料噴射を行い、その燃料噴射に伴う内燃機関の運転状態の変化から目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差に基づく学習値を取得する燃料噴射量学習動作を実行するようになっており、
上記トルク認識手段は、上記燃料噴射量学習動作によって得られた学習値に基づいて指示噴射期間に応じた燃料噴射を実行することにより得られた内燃機関の出力トルクを測定または推定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料種類判別装置。
【請求項５】
燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行可能な圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記請求項１記載の燃料種類判別装置における燃料種類判別手段によって判別された燃料の種類に応じて上記副噴射の噴射量及び噴射時期のうち少なくとも一方を調整する副噴射制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記副噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングと、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングと、シリンダ内で往復移動するピストンが圧縮上死点に達するタイミングとが互いに一致するように上記各燃料噴射の噴射タイミング及び噴射量を制御する高効率燃料噴射制御動作を実行可能な燃料噴射制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
上記請求項５または６記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記燃料噴射制御手段は、副噴射で噴射され且つ気筒内のスワール流に沿って流れる燃料に対して主噴射で噴射された燃料が重畳しないように、副噴射の実行タイミングと主噴射の実行タイミングとをそれぞれ設定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン等に代表される内燃機関の燃料種類判別装置及び燃料噴射制御装置に係る。特に、本発明は、内燃機関に使用されている燃料の種類の正確な判別と、その判別結果を利用した燃料噴射制御とを実現するための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油枯渇や地球環境問題等の観点から、内燃機関に対してバイオ燃料等の代替燃料を使用する必要性が高まってきている。そのため、多種多様な燃料に対応可能な内燃機関の開発が進められている。そして、このような多種多様な燃料に対応するためには、使用中の燃料種類を正確に判別し、その物性値（セタン価等）に応じた燃料噴射制御（燃料噴射開始時期や燃料噴射量の制御）を行うことが望ましい。これにより、燃料種類に関わりなく排気エミッションの改善やエンジン性能の向上を図ることが可能になる。【０００３】
具体的には、例えば特許文献１に開示されているように、自動車用ディーゼルエンジンでは、燃焼騒音の低減やＮＯｘ排出量の削減を目的として、メイン噴射に先立って極少量の燃料を気筒内に向けて噴射するパイロット噴射やプレ噴射が行われている。そして、燃料噴射開始時期や燃料噴射量が同じであっても、燃焼室内に噴射される燃料の物性値が異なれば、燃焼室内の予熱効果も異なることになり、燃焼室内の予熱が不十分になったり逆に過剰になったりして、メイン噴射での着火時期が適正時期からずれてしまって排気エミッションやエンジン性能に悪影響を与えてしまう可能性がある。これは、主に燃料種類によってセタン価や低位発熱量が異なることに起因する。【０００４】
このような場合に、燃料種類を正確に判別し、その物性値に応じた燃料噴射制御を行うようにすれば排気エミッションの改善やエンジン性能の向上を図ることができる。【０００５】
尚、燃料種類を正確に判別することは、上述した燃焼室内の予熱の適正化ばかりでなく様々な燃料噴射制御（例えばメイン噴射の制御等）の適正化に大きく貢献することができる。【０００６】
燃料種類を判別するための装置を開示したものとして特許文献２がある。この特許文献２では、エンジントルクとアクセル開度との関係が基本特性に対してずれている量に基づき燃料種類を判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１９５０８４号公報
【特許文献２】特開２００９−４６０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、アクセル開度と燃料噴射量との関係は必ずしも一義的ではなく、冷却水温度や外気温度等に応じて、同一アクセル開度であっても実際の燃料噴射量は異なっている可能性がある。このため、上記特許文献２に開示されている技術では、上記基本特性に対するずれ量が必ずしも燃料種類を適正に反映したものとはならない可能性があり、燃料種類の判別精度としては未だ不十分であって、更なる改良を必要としていた。【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関に使用されている燃料の種類を正確に判別できる燃料種類判別装置、及び、その判別結果を利用した燃料噴射制御を実現する燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、燃焼室内に噴射される実燃料噴射量とそれに伴って発生するトルクとの関係に基づいて燃料種類を判別するようにしている。また、その判別された燃料の物性値に適した形態での燃料噴射により、排気エミッションの改善やエンジン性能の向上が図れるようにしている。【００１１】
−解決手段−
具体的に、本発明は、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を判別するための燃料種類判別装置を前提とする。この燃料種類判別装置に対し、実噴射量認識手段、トルク認識手段、燃料種類判別手段を備えさせている。上記実噴射量認識手段は、上記燃料噴射弁から噴射された燃料の実噴射量を測定または推定する。トルク認識手段は、上記燃料噴射弁からの燃料の噴射に伴う内燃機関の出力トルクを測定または推定する。燃料種類判別手段は、上記実噴射量認識手段によって測定または推定された燃料の実噴射量及び上記トルク認識手段によって測定または推定された内燃機関の出力トルクに基づいて、上記燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を判別する。【００１２】
内燃機関に使用可能な燃料（例えば、ディーゼルエンジンの場合には軽油や各種のバイオディーゼル燃料等）はそれぞれ物性値が異なっている。特に、燃焼室内への噴射量が同じであっても、燃料種類が異なれば、その燃料噴射に伴って発生するトルクの大きさは顕著な差異を生じる。つまり、この実燃料噴射量に対する出力トルクの大きさと、燃料種類とは一義的な関係を有している。この点に着目し、上記解決手段では、上記実噴射量認識手段によって得られた実噴射量とトルク認識手段によって得られた出力トルクとの関係に基づいて、現在使用している燃料の種類を特定するようにしている。このため、従来技術では得られなかった高い精度で燃料種類を判別することが可能になる。【００１３】
上記燃料の実噴射量を測定または推定するための好ましい構成としては以下のものが挙げられる。上記燃料噴射弁は高圧燃料を蓄圧保持する蓄圧容器から燃料が供給されるようになっていると共に、上記蓄圧容器の燃料出口よりも下流側には燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段が配設されている。そして、上記燃料圧力検出手段によって検出された燃料圧力と、その燃料圧力で実行される燃料噴射の噴射期間とに基づいて、上記実噴射量認識手段が、燃料噴射弁から噴射された燃料の実噴射量を測定または推定する構成としている。【００１４】
上記蓄圧容器の燃料出口よりも下流側の燃料圧力は、燃料噴射弁の燃料噴射に伴って生じる圧力変動をより良く反映したものとなる。つまり、蓄圧容器内における燃料圧力（レール圧）を検出する従来構成の場合には、燃料噴射弁からの燃料噴射に伴って生じる圧力変動が噴孔から蓄圧容器に伝播するまでに減衰してしまい燃料噴射圧力（実噴射量を正確に算出するために必要となる値）を正確に検出することが難しい。これに対し、蓄圧容器の燃料出口よりも下流側の燃料圧力を検出する場合には、燃料噴射に伴って生じる圧力変動が減衰する前にこれを検出することが可能となる。従って、実噴射量の測定または推定に適した燃料圧力を燃料圧力検出手段によって検出することが可能になり、この実噴射量の測定または推定を高い精度で行うことができる。その結果、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を高い精度で判別することが可能になる。【００１５】
上記燃料圧力検出手段を備えさせた場合における好ましい実噴射量の推定動作としては以下のものが挙げられる。先ず、上記燃料圧力検出手段を、上記燃料噴射弁の燃料導入口近傍に設ける。そして、上記燃料圧力検出手段によって検出された燃料圧力に対し、燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されてから燃料導入口近傍の燃料圧力が降下し始めるまでの遅延時間を考慮した補正を行い、その補正後の燃料圧力に基づいて上記実噴射量認識手段が燃料の実噴射量を推定する構成としている。【００１６】
これによれば、燃料圧力検出手段が燃料噴射弁の燃料導入口近傍に設けられたことに起因する検出燃料圧力の遅延（噴孔周辺の燃料圧力よりも高い圧力として検出してしまうこと）による検出誤差を解消することができる。このため、噴孔周辺の燃料圧力に即した燃料圧力に基づいて実噴射量を推定することが可能になって、実噴射量をよりいっそう高い精度で推定することができる。その結果、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を高い精度で判別することが可能になる。【００１７】
また、より好ましくは、燃料噴射量学習動作の実行条件が成立した場合に、特定の気筒内に燃料噴射弁から指示噴射期間に従った燃料噴射を行い、その燃料噴射に伴う内燃機関の運転状態の変化から目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差に基づく学習値を取得する燃料噴射量学習動作を実行する。そして、上記トルク認識手段が、上記燃料噴射量学習動作によって得られた学習値に基づいて指示噴射期間に応じた燃料噴射を実行することにより得られた内燃機関の出力トルクを測定または推定する構成としている。【００１８】
上記燃料噴射量学習動作が実行されることにより上記学習値が更新されていく場合、トルク認識手段は、指示噴射期間に対する内燃機関の出力トルクを測定または推定することになる。つまり、このような燃料噴射量学習動作が実行された場合、実噴射量に対する内燃機関の出力トルクを特定することは困難となる。この場合に、上記実噴射量認識手段によって燃料の実噴射量が測定または推定される。その結果、上記トルク認識手段によって得られた出力トルクと、上記実噴射量認識手段によって得られた燃料の実噴射量との関係から、実噴射量に対する内燃機関の出力トルクを特定できることになり、これにより燃料の種類を判別することが可能になる。【００１９】
上述の如く判別した燃料種類に応じて燃料噴射形態を制御する装置の構成としては以下のものが挙げられる。先ず、燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行可能な圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置を前提とする。この燃料噴射制御装置に対し、上記燃料種類判別装置における燃料種類判別手段によって判別された燃料の種類に応じて上記副噴射の噴射量及び噴射時期のうち少なくとも一方を調整する副噴射制御手段を備えさせている。【００２０】
これにより、燃料種類に適した副噴射の噴射量や噴射時期を得ることができ、この副噴射による予熱効果を燃料種類に関わりなく適切に調整することができる。つまり、副噴射による予熱が不十分になったり逆に過剰になったりして、メイン噴射での着火時期が適正時期からずれてしまうといった状況を回避することができる。その結果、排気エミッションやエンジン性能の改善を図ることが可能になる。【００２１】
より好ましい構成として、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングと、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングと、シリンダ内で往復移動するピストンが圧縮上死点に達するタイミングとが互いに一致するように上記各燃料噴射の噴射タイミング及び噴射量を制御する高効率燃料噴射制御動作を実行可能な燃料噴射制御手段を備えさせている。【００２２】
このようなタイミングとなるように副噴射および主噴射の噴射形態を設定することにより、主噴射で噴射された燃料の燃焼開始時には、副噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となっており、この副噴射による熱発生量を最大限に利用して、主噴射で噴射された燃料の燃焼を開始させることができる。これにより、主噴射開始時の吸熱反応による温度低下が抑制され、主噴射で噴射された燃料の着火遅れが抑制される。このため、副噴射で噴射する燃料量を必要最小限に抑えながらも主噴射での燃焼を着火遅れの無い安定した拡散燃焼に導くことができ、燃料消費率の改善を図ることができる。また、主噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングはピストンの圧縮上死点に略一致しているため、逆進トルク（クランクシャフトの回転方向に対して逆方向に作用するトルク）が発生することはなく、また、燃焼室が略最小となっている状態からトルク発生のための燃焼が開始されるため、この燃焼により発生するトルクも最大限に確保することができる。【００２３】
より好ましくは、副噴射で噴射され且つ気筒内のスワール流に沿って流れる燃料に対して主噴射で噴射された燃料が重畳しないように、上記燃料噴射制御手段が、副噴射の実行タイミングと主噴射の実行タイミングとをそれぞれ設定する構成としている。【００２４】
このようにして副噴射で噴射された燃料と主噴射で噴射された燃料とを重畳させないことで、副噴射で噴射された燃料の大部分を気筒内予熱に寄与させることができる。このため、副噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生量を最大限に利用して、主噴射で噴射された燃料の燃焼を開始させることが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、燃焼室内に噴射される実燃料噴射量とそれに伴って発生するトルクとの関係に基づいて燃料種類を判別するようにしている。また、その判別された燃料の物性値に適した形態で燃料噴射を行うようにしている。このため、燃料種類を高い精度で判別でき、その結果、排気エミッションの改善及びエンジン性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、実施形態に係るエンジン及びその制御系統の概略構成図である。
【図２】図２は、メイン噴射実行時における熱発生率の変化状態を示す波形図である。
【図３】図３（ａ）はプレ噴射及びメイン噴射の実行時における理想的な熱発生率の変化状態を示す波形図であり、図３（ｂ）はプレ噴射及びメイン噴射の噴射パターンの一例を示す図である。
【図４】図４は、燃料種類判別マップの一例を示す図である。
【図５】図５は、バイオディーゼル燃料、軽油、菜種油それぞれの物性値を示す図である。
【図６】図６（ａ）は軽油の燃料噴射開始タイミング設定マップを、図６（ｂ）はバイオディーゼル燃料の燃料噴射開始タイミング設定マップを、図６（ｃ）は菜種油の燃料噴射開始タイミング設定マップをそれぞれ示す図である。
【図７】図７（ａ）は軽油の燃料噴射量設定マップを、図７（ｂ）はバイオディーゼル燃料の燃料噴射量設定マップを、図７（ｃ）は菜種油の燃料噴射量設定マップをそれぞれ示す図である。
【図８】図８は、軽油、バイオディーゼル燃料、菜種油それぞれを使用した場合の図３相当図である。
【図９】図９は、他の代替燃料及び軽油をそれぞれ使用した場合の図３相当図である。
【図１０】図１０は、更に他の代替燃料及び軽油をそれぞれ使用した場合の図３相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば４気筒）ディーゼルエンジン（内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。
【００２８】
−エンジンの構成説明−
先ず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成について説明する。図１は本実施形態に係るエンジン１及びその制御系統の概略構成図である。
【００２９】
このエンジン１におけるシリンダ１ａとピストン１ｂとの間で形成される燃焼室３には、吸気系として、吸気バルブ４ａを介して吸気通路４が接続されている。この吸気通路４には、上流側より、吸入空気を濾過するエアクリーナ６、吸入空気量を検出するための吸入空気量センサ（エアフローメータ）８、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ１０、開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁で成るスロットルバルブ（吸気絞り弁）１４がそれぞれ設けられている。
【００３０】
スロットルバルブ１４は駆動機構１６によって開閉駆動される。この駆動機構１６は、ステップモータ１８、及び、このステップモータ１８とスロットルバルブ１４とを駆動連結するギア群を備えて構成されている。尚、ステップモータ１８は、エンジン１の各種制御を行うための電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）２０によって駆動制御される。また駆動機構１６には、スロットルバルブ１４が全開位置となることでオン状態となる全開スイッチ２２が設けられている。
【００３１】
一方、上記燃焼室３には、排気系として、排気バルブ２４ａを介して排気通路２４が接続されている。この排気通路２４からはＥＧＲ（排気還流）通路２６が分岐している。このＥＧＲ通路２６は、吸気通路４におけるスロットルバルブ１４の下流側に接続されている。ＥＧＲ通路２６には、ＥＣＵ２０によって制御されるアクチュエータ２８により開閉駆動されるＥＧＲバルブ３０が設けられている。このＥＧＲバルブ３０によってＥＧＲ量を調整することで、燃焼室３内に導入される吸入空気量に対するＥＧＲ量の割合を自在に設定することが可能となっている。これによりエンジン１の全運転領域に亘って適切なＥＧＲ率が得られるようになっている。
【００３２】
エンジン１には、複数の気筒（本実施形態のものは４気筒であるが、１気筒のみを図示している）♯１，♯２，♯３，♯４が設けられており、各気筒♯１〜♯４の燃焼室３に対してインジェクタ（燃料噴射弁）３２がそれぞれ配設されている。このインジェクタ３２は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して各気筒♯１〜♯４の燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。尚、このインジェクタ３２の燃料噴射制御の詳細については後述する。
【００３３】
上記インジェクタ３２は、各気筒共通の蓄圧容器としてのコモンレール３４に接続されており、上記噴射制御用電磁弁３２ａが開いている間（インジェクタ開弁期間）、コモンレール３４内の燃料がインジェクタ３２より燃焼室３内へ噴射されるようになっている。上記コモンレール３４には、燃料噴射圧に相当する比較的高い圧力が蓄積されている。この蓄圧を実現するために、コモンレール３４は、供給配管３５を介してサプライポンプ３６の吐出ポート３６ａに接続されている。また、供給配管３５の途中には、逆止弁３７が設けられている。この逆止弁３７の存在により、サプライポンプ３６からコモンレール３４への燃料の供給が許容され、且つ、コモンレール３４からサプライポンプ３６への燃料の逆流が規制されている。
【００３４】
上記サプライポンプ３６は、吸入ポート３６ｂを介して燃料タンク３８に接続されており、その途中にはフィルタ３９が設けられている。サプライポンプ３６は、燃料タンク３８からフィルタ３９を介して燃料を吸入する。また、これとともに、サプライポンプ３６は、エンジン１の出力軸であるクランク軸からの回転駆動力を受けてプランジャを往復運動させ、燃料圧力を、要求される圧力にまで高め、高圧燃料をコモンレール３４に供給している。
【００３５】
更に、サプライポンプ３６の吐出ポート３６ａ近傍には、圧力制御弁４０が設けられている。この圧力制御弁４０は、吐出ポート３６ａからコモンレール３４へ吐出される燃料圧力（即ち噴射圧力）を制御するためのものである。この圧力制御弁４０が開かれることにより、吐出ポート３６ａから吐出されない分の余剰燃料が、サプライポンプ３６に設けられたリターンポート３６ｃからリターン配管（戻し流路）４１を経て燃料タンク３８へ戻されるようになっている。
【００３６】
以上の如く、燃料タンク３８、サプライポンプ３６、コモンレール３４、インジェクタ３２を主要構成部材としてエンジン１の燃料供給系が構成されている。
【００３７】
また、上記エンジン１の燃焼室３には、グロープラグ４２が配設されている。このグロープラグ４２は、エンジン１の始動直前にグローリレー４２ａに電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置である。
【００３８】
尚、エンジン１のクランク軸には、このクランク軸の回転に同期して回転するロータが設けられ、このロータの外周面に形成された凸部を検出してその回転速度に対応したパルス信号を出力する電磁ピックアップからなるクランクポジションセンサ４４が設けられている。このクランクポジションセンサ４４の出力は、エンジン１の回転数の算出に寄与する信号としてＥＣＵ２０に取り込まれる。
【００３９】
上記ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びバックアップＲＡＭ、タイマーやカウンタ等を備え、これらと、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器を含む外部入力回路及び外部出力回路とが双方向性バスにより接続されて構成される。
【００４０】
このように構成されたＥＣＵ２０は、各種センサの検出信号を、外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいてエンジン１の燃料噴射等についての基本制御等、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２０には、上述した吸入空気量センサ８によって検出される吸入空気量情報や吸気温センサ１０によって検出される吸気温度情報をはじめ、アクセル開度センサ４６によって検出されるアクセル開度情報（アクセルペダルの踏み込み量情報）やＩＧ（イグニッション）スイッチ４８のオン・オフ情報、スタータスイッチ５０のオン・オフ情報、ウォータジャケット２ａに設けられた冷却水温センサ５２によって検出される冷却水温度情報、トランスミッションに設けられたシフトポジションセンサ５４によって検出されるシフトポジション情報、車速センサ５６の信号により検出されている車速情報、インジェクタ３２から延びるリターン配管４１に設けられた燃温センサ５８により検出される燃料温度情報、上記リターンポート３６ｃ付近に設けられた燃温センサ５９により検出される燃料温度情報、インジェクタ３２の燃料導入口近傍に設けられた燃圧センサ（燃料圧力検出手段）６０により検出される燃料の圧力（噴射圧力ＰＣ）情報等が取り込まれ、これら情報に基づいてエンジン１の運転状態に関する各種制御を実行するようになっている。
【００４１】
例えば、ＥＣＵ２０は、上記インジェクタ３２の燃料噴射制御を実行する。このインジェクタ３２の燃料噴射制御として、本実施形態では、後述するパイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射（主噴射）、アフタ噴射、ポスト噴射を実行する。
【００４２】
上記メイン噴射での総燃料噴射量は、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態や環境条件に応じて決定される要求トルクを得るために必要な燃料噴射量として設定される。例えば、エンジン回転数（クランクポジションセンサ４４の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数）が高いほど、また、アクセル操作量（アクセル開度センサ４６により検出されるアクセルペダルの踏み込み量）が大きいほど（アクセル開度が大きいほど）エンジン１のトルク要求値としては高く得られる。
【００４３】
これらの燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、上記コモンレール３４からインジェクタ３２に供給される燃料圧力により決定される。この燃料圧力の目標値は、エンジン負荷（機関負荷）が高くなるほど、及び、エンジン回転数（機関回転数）が高くなるほど高いものとされる。即ち、エンジン負荷が高い場合には燃焼室３内に吸入される空気量が多いため、インジェクタ３２から燃焼室３内に向けて多量の燃料を噴射しなければならず、よってインジェクタ３２からの噴射圧力を高いものとする必要がある。また、エンジン回転数が高い場合には噴射可能な期間が短いため、単位時間当たりに噴射される燃料量を多くしなければならず、よってインジェクタ３２からの噴射圧力を高いものとする必要がある。このように、目標燃料圧力はエンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて設定される。この目標燃料圧力は例えば上記ＲＯＭに記憶された燃圧設定マップに従って設定される。つまり、この燃圧設定マップに従って燃料圧力を調整した状態において、インジェクタ３２の開弁期間（噴射率波形）が制御され、これによって開弁期間中における燃料噴射量を規定することが可能になる。尚、本実施形態では、エンジン負荷等に応じて燃料圧力が３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの間で調整されるようになっている。
【００４４】
例えば、上記ＥＣＵ２０は、上記燃圧センサ６０によって検出される燃料圧力がエンジン運転状態に基づいて設定される目標燃料圧力（上記燃圧設定マップから求められる目標燃料圧力）と等しくなるように、即ち燃料噴射圧が目標噴射圧と一致するように、サプライポンプ３６の燃料吐出量を調量（燃料吐出量のフィードバック制御）する。
【００４５】
また、ＥＣＵ２０はエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射形態を決定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ４４の検出値に基づいてエンジン回転数（エンジン回転速度）を算出するとともに、アクセル開度センサ４６の検出値に基づいてアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を求め、上述した如くエンジン回転数やアクセル開度等に基づいて総燃料噴射量（後述するプレ噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和）を決定する。
【００４６】
−燃料噴射形態−
以下、本実施形態における上記パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、ポスト噴射の各動作の概略について説明する。
【００４７】
（パイロット噴射）
パイロット噴射は、インジェクタ３２からのメイン噴射（主噴射）に先立ち、予め少量の燃料を噴射する噴射動作である。つまり、このパイロット噴射の実行後、燃料噴射を一旦中断し、メイン噴射が開始されるまでの間に圧縮ガス温度（気筒内温度）を十分に高めて燃料の自着火温度に到達させるようにし、これによってメイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保するようにしている。即ち、本実施形態におけるパイロット噴射の機能は、気筒内の予熱に特化したものとなっている。つまり、本実施形態におけるパイロット噴射は、燃焼室３内でのガスの予熱を行うための噴射動作（予熱用燃料の供給動作）である。
【００４８】
具体的に、本実施形態では、噴霧の分配や局所濃度の適正化を図るために、パイロット噴射の１回当たりの噴射量をインジェクタ３２の最小限界噴射量（例えば１．５ｍｍ3）とし、噴射回数を設定することで必要な総パイロット噴射量を確保するようにしている。より具体的に、パイロット噴射回数としては以下の式（１）により決定される。
【００４９】
Ｎ＝｛（Ｃａ・ΔＴ）・Ｋｃ・Ｋｖ｝／（Ｊ・η）      …（１）
（Ｎ：パイロット噴射の噴射回数、Ｃａ：気筒内に導入された空気の熱容量、ΔＴ：自着火温度に対する未達分の温度、Ｋｃ：ＥＧＲ率による熱容量補正係数、Ｋｖ：燃焼寄与の対象空間、Ｊ：１．５ｍｍ3の理論発熱量、η：燃料効率）
ここで、自着火温度に対する未達分の温度ΔＴとは、メイン噴射時における燃料の目標着火時期（例えばピストン１ｂが圧縮上死点に達した時期）での圧縮ガス温度と、燃料の自着火温度との差であって、この目標着火時期での圧縮ガス温度を燃料の自着火温度に到達させるのに必要な熱量に相当する。この式（１）によって求められた噴射回数でパイロット噴射を実行することにより、上記総パイロット噴射量が確保されることになる。
【００５０】
尚、上記式（１）は、１回当たりのパイロット噴射量を固定値（例えば１．５ｍｍ3）とし、噴射回数を設定することで必要な総パイロット噴射量を確保するようにしたものである。上記１回当たりのパイロット噴射量の固定値は上記値に限定されるものではない。
【００５１】
また、上記総パイロット噴射量の設定手法としては、上記ＲＯＭにパイロット噴射用の燃料噴射量設定マップを予め記憶させておき、この燃料噴射量設定マップに従って総パイロット噴射量を設定するようにしてもよい。
【００５２】
また、このようにして分割噴射されるパイロット噴射のインターバルは、インジェクタ３２の応答性（開閉動作の速さ）によって決定される。本実施形態のものでは、例えば２００μｓに設定される。このパイロット噴射のインターバルは、この値に限定されるものではない。尚、以下で言う角度とは、クランクシャフトの回転角度に換算した値を意味している。
【００５３】
更に、このパイロット噴射の噴射開始タイミングとしては、例えばクランク角度で、ピストン１ｂの圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）８０°以降であって、以下の式（２）によって設定される。
【００５４】
パイロット噴射開始角度＝パイロット燃焼終了角度＋パイロット噴射期間作用角＋（１回のパイロット噴射における燃焼所要時間のクランク角度換算値×Ｎ＋着火遅れ時間のクランク角度換算値−オーバラップ時間のクランク角度換算値）        …（２）
ここで、パイロット燃焼終了角度は、プレ噴射の開始前にパイロット噴射による燃焼を完了するために設定される角度である。また、着火遅れ時間は、パイロット噴射が実行されてからその燃料が着火するまでの時間遅れである。また、オーバラップ時間は、先行して実行されるパイロット噴射による燃料の燃焼期間と、後続して実行されるパイロット噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間（２つの燃焼が同時に行われている時間）及び最終のパイロット噴射による燃料の燃焼期間と、後続して実行されるプレ噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間である。
【００５５】
尚、このパイロット噴射の噴射開始タイミングの設定手法としては、上記ＲＯＭにパイロット噴射用の燃料噴射開始タイミング設定マップを予め記憶させておき、この燃料噴射開始タイミング設定マップに従ってパイロット噴射の噴射開始タイミングを設定するようにしてもよい。
【００５６】
（プレ噴射）
プレ噴射は、インジェクタ３２からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する噴射動作である。このプレ噴射は、メイン噴射による初期燃焼速度を抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）であって副噴射とも呼ばれる。また、本実施形態におけるプレ噴射は、上述したメイン噴射による初期燃焼速度を抑制する機能ばかりでなく、気筒内温度を高める予熱機能をも有するものとなっている。
【００５７】
具体的に、本実施形態では、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じて決定される要求トルクを得るための総噴射量（プレ噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和）に対して例えば１０％（例えば燃料が軽油の場合）としてプレ噴射量が設定される。この総噴射量に対するプレ噴射量の比率は、気筒内を予熱する際に必要となる熱量（要求予熱量）等に応じて設定される。
【００５８】
この場合、上記総噴射量が１５ｍｍ3未満であった場合には、プレ噴射での噴射量が、インジェクタ３２の最小限界噴射量（１．５ｍｍ3）未満となるため、プレ噴射は実行しないことになる。尚、この場合、インジェクタ３２の最小限界噴射量（１．５ｍｍ3）だけプレ噴射での燃料噴射を行うようにしてもよい。一方、プレ噴射の噴射総量としてインジェクタ３２の最小限界噴射量の２倍以上（例えば３ｍｍ3以上）が要求される場合には、複数回数のプレ噴射を実行することで、このプレ噴射で必要な総噴射量を確保するようにしている。これにより、プレ噴射の着火遅れを抑制し、メイン噴射による初期燃焼速度の抑制を確実に行って、安定した拡散燃焼に導くことができる。
【００５９】
尚、プレ噴射の噴射総量の設定手法としては、上記ＲＯＭにプレ噴射用の燃料噴射量設定マップを予め記憶させておき、この燃料噴射量設定マップに従ってプレ噴射の噴射総量を設定するようにしてもよい。
【００６０】
また、このプレ噴射の噴射開始角度としては、以下の式（３）によって設定される。
【００６１】
プレ噴射開始角度＝プレ燃焼終了角度＋プレ噴射期間作用角＋（プレ噴射における燃焼所要時間のクランク角度換算値＋着火遅れ時間のクランク角度換算値−オーバラップ時間のクランク角度換算値）        …（３）
ここで、着火遅れ時間は、プレ噴射が実行されてからその燃料が着火するまでの時間遅れである。また、オーバラップ時間は、複数回のプレ噴射が行われる場合において、先行して実行されるプレ噴射による燃料の燃焼期間と、後続して実行されるプレ噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間（２つの燃焼が同時に行われている時間）、及び、最終のプレ噴射による燃料の燃焼期間と、後続して実行されるメイン噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間、並びに、最終のパイロット噴射による燃料の燃焼期間と、プレ噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間である。
【００６２】
また、上記の式（３）に限らず、プレ噴射の着火遅れ時間のクランク角度換算値（着火遅れ角）と、この着火遅れ時間の経過後、プレ噴射開始時の吸熱反応によって気筒内での熱発生量の収支が負になっている状態からこの熱発生量の収支が正に転じた状態になるまでの時間のクランク角度換算値（燃焼開始角）とに応じてプレ噴射の噴射開始角度を設定するようにしてもよい。
【００６３】
更に、このプレ噴射の噴射開始角度（噴射開始タイミング）の設定手法としては、上記ＲＯＭにプレ噴射用の燃料噴射開始タイミング設定マップを予め記憶させておき、この燃料噴射開始タイミング設定マップに従ってプレ噴射の噴射開始角度を設定するようにしてもよい。
【００６４】
（メイン噴射）
メイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）である。具体的に、本実施形態では、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じて決定される要求トルクを得るための上記総燃焼噴射量から上記プレ噴射での噴射量を減算した噴射量として設定される。
【００６５】
また、このメイン噴射の噴射開始角度（クランク角度位置）としては、以下の式（４）によって設定される。
【００６６】
メイン噴射開始角度＝メイン着火時期＋メイン噴射期間作用角＋（メイン噴射における燃焼所要時間のクランク角度換算値＋着火遅れ時間のクランク角度換算値−オーバラップ時間のクランク角度換算値）        …（４）
ここで、着火遅れ時間は、メイン噴射が実行されてからその燃料が着火するまでの時間遅れである。また、オーバラップ時間は、上記プレ噴射による燃料の燃焼期間とメイン噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間、及び、メイン噴射による燃料の燃焼期間と、アフタ噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間である。
【００６７】
また、上記の式（４）に限らず、メイン噴射の着火遅れ時間のクランク角度換算値（着火遅れ角）に応じてメイン噴射の噴射開始角度を設定するようにしてもよい。
【００６８】
更に、このメイン噴射の噴射開始角度（噴射開始タイミング）の設定手法としては、上記ＲＯＭにメイン噴射用の燃料噴射開始タイミング設定マップを予め記憶させておき、この燃料噴射開始タイミング設定マップに従ってメイン噴射の噴射開始角度を設定するようにしてもよい。
【００６９】
尚、上述したようなプレ噴射及びメイン噴射の具体的な噴射形態、特に、クランク角度位置との関係の詳細については後述する。
【００７０】
（アフタ噴射）
アフタ噴射は、排気ガス温度を上昇させるための噴射動作である。具体的に、本実施形態では、このアフタ噴射により供給された燃料の燃焼エネルギがエンジン１のトルクに変換されることなく、その大部分が排気の熱エネルギとして得られるタイミングでアフタ噴射を実行するようにしている。また、このアフタ噴射においても、上述したパイロット噴射の場合と同様に、１回当たりの噴射量をインジェクタ３２の最小限界噴射量（例えば１．５ｍｍ3）とし、噴射回数を設定することで必要な総アフタ噴射量を確保するようにしている。
【００７１】
（ポスト噴射）
ポスト噴射は、排気系に燃料を直接的に導入して触媒（図示省略）の昇温を図るための噴射動作である。例えば、排気系に設けられたＤＰＮＲ触媒に捕集されているＰＭの堆積量が所定量を超えた場合（例えば触媒の前後の差圧を検出することにより検知）、ポスト噴射が実行されるようになっている。
【００７２】
−理想的な燃焼形態について−
ディーゼルエンジン１においては、ＮＯｘ発生量を削減することによる排気エミッションの改善、燃焼行程時の燃焼音の低減、エンジントルクの十分な確保といった各要求を連立することが重要である。これら要求を連立するためには、燃焼行程時における気筒内での熱発生率の変化状態（熱発生率波形で表される変化状態）を適切にコントロールすることが有効である。
【００７３】
図２は、横軸をクランク角度、縦軸を熱発生率とし、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼に係る理想的な熱発生率波形（メイン噴射での燃料のみで得られる熱発生率の波形）を示している。図中のＴＤＣはピストン１ｂの圧縮上死点に対応したクランク角度位置を示している。
【００７４】
この熱発生率波形としては、例えば、ピストン１ｂの圧縮上死点（ＴＤＣ）からメイン噴射で噴射された燃料の燃焼が開始され、圧縮上死点後の所定ピストン位置（例えば、圧縮上死点後１０°（ＡＴＤＣ１０°）の時点）で熱発生率が極大値（ピーク値）に達し、更に、圧縮上死点後の所定ピストン位置（例えば、圧縮上死点後２５°（ＡＴＤＣ２５°）の時点）で上記メイン噴射において噴射された燃料の燃焼が終了するようになっている。この時点までに燃焼を終了させるために、本実施形態では、圧縮上死点後２２°（ＡＴＤＣ２２°）までにメイン噴射での燃料噴射を終了させるようになっている。このような熱発生率の変化状態で混合気の燃焼を行わせるようにすれば、例えば圧縮上死点後１０°（ＡＴＤＣ１０°）の時点で気筒内の混合気のうちの５０％が燃焼を完了した状況となる。つまり、膨張行程における総熱発生量の約５０％がＡＴＤＣ１０°までに発生し、高い熱効率でエンジン１を運転させることが可能となる。
【００７５】
そして、より実用的な燃焼形態として、メイン噴射に先立ってプレ噴射を実行する場合における理想的な燃焼形態を得るための噴射タイミング及び噴射量は以下のものが挙げられる。つまり、プレ噴射及びメイン噴射の噴射形態として、プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングと、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングと、シリンダ１ａ内で往復移動するピストン１ｂが圧縮上死点に達するタイミングとが互いに略一致するように、プレ噴射及びメイン噴射の噴射タイミング及び噴射量を制御する。言い換えると、プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングと、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングとが略一致するようにし、且つこのタイミングがピストン１ｂが圧縮上死点に達するタイミングに略一致するようにしている。以下、このプレ噴射及びメイン噴射の噴射形態での燃料噴射制御を高効率燃料噴射制御動作と呼ぶ。
【００７６】
図３は、この高効率燃料噴射制御動作実行時の熱発生率波形（図３（ａ））、及び、プレ噴射、メイン噴射の各噴射パターン（図３（ｂ））を示している。尚、この図３（ｂ）は燃料として軽油を使用した場合の各噴射パターンである。
【００７７】
この図３に示すように、ピストン１ｂの圧縮上死点（ＴＤＣ）よりも進角側でプレ噴射を実行し（ピストン１ｂの圧縮上死点よりも進角側にプレ噴射の開始タイミングと終了タイミングとを設定し）、このプレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングが、ピストン１ｂが圧縮上死点に達したタイミングとなるように設定する（図３（ａ）中に一点鎖線で示すプレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率の変化波形を参照）。
【００７８】
また、ピストン１ｂの圧縮上死点（ＴＤＣ）よりも僅かに進角側でメイン噴射を開始すると共に、ピストン１ｂの圧縮上死点よりも遅角側でメイン噴射を終了させ、このメイン噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングが、ピストン１ｂが圧縮上死点に達したタイミングとなるように設定する（図３（ａ）中に破線で示すメイン噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率の変化波形を参照）。
【００７９】
これにより、図３（ａ）中に実線で示す熱発生率波形のように、上記プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率と、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率とは連続した波形（包絡線を形成する波形）を形成することになる。
【００８０】
そして、このようなタイミングでプレ噴射を実行する場合、このプレ噴射で噴射され且つ気筒内のスワール流に沿って流れる燃料は、その後のメイン噴射で噴射される燃料と重畳しないことになる。
【００８１】
具体的に、エンジン１の吸入行程で吸気ポートから気筒内に流入する空気の流れは、シリンダ中心線を回転中心とするスワール流となっており、このスワール流は圧縮行程においても継続して気筒内で生じている。
【００８２】
このため、プレ噴射で噴射された燃料は、このスワール流によって気筒内を周方向に流れることになる。つまり、圧縮行程での時間の経過と共に、プレ噴射で噴射された燃料（噴霧の塊）はインジェクタ３２の噴孔に対面する位置（噴射直後の位置）からスワール流に沿った周方向に流されていくことになる。
【００８３】
従って、プレ噴射の後に、後続するメイン噴射を実行する時点にあっては、上記先行して実行されたプレ噴射で噴射されていた燃料は既に気筒内を周方向に流れており、同一噴孔から噴射される２つの噴射同士（プレ噴射とメイン噴射）の燃料は重なり合うことはない（両噴射の燃料塊同士が合体することはない）。
【００８４】
この場合、スワール流れ方向の上流側の噴孔から噴射されたプレ噴射の燃料が、スワール流れ方向の下流側の噴孔に対向する位置に向かって流れているので、後続するメイン噴射の噴射タイミングを調整することで、言い換えると、プレ噴射とメイン噴射との間のインターバルを調整することで、プレ噴射で噴射された燃料とメイン噴射で噴射された燃料とを合体させないようにすることができる。
【００８５】
より具体的には、ピストン１ｂが下死点から上死点に達するまでの間に（クランク角度で１８０°移動するまでの間に）、スワール流が気筒内を周方向に１回転する場合を考える。つまり、スワール比が「２」の場合である。また、インジェクタ３２の噴孔数が「１０」である場合を考える。
【００８６】
この場合、プレ噴射とメイン噴射とのインターバルを気筒内の周方向で３６°（クランク角度で１８°）未満とすれば、プレ噴射で噴射された燃料とメイン噴射で噴射された燃料とを重なり合わせないようにすることができる。
【００８７】
このようにしてプレ噴射で噴射された燃料とメイン噴射で噴射された燃料とを重なり合わせないようにすることで、プレ噴射で噴射された燃料の大部分を気筒内予熱に寄与させることができる（プレ噴射を予熱項にできる）。このため、プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生量を最大限に利用して、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼を開始させることが可能になる。
【００８８】
−燃料噴射量学習制御−
次に、上記インジェクタ３２からの燃料噴射量を調整するための燃料噴射量学習制御について説明する。
【００８９】
上記燃料供給系の個体差による燃料噴射量のばらつき（個体ばらつき）や経時的な燃料噴射量の変化、つまり、インジェクタ３２の個体差（噴射量のばらつき）及び各センサの個体差（センサ出力のばらつき）や、経時的なインジェクタ３２の特性の変化（インジェクタ３２の劣化）は、上記ＥＣＵ２０により算出された目標噴射量（例えば目標プレ噴射量）と実際に噴射される実噴射量（例えば実プレ噴射量）との間にずれを生じさせることになる。そして、このようなずれが生じると適正な噴射量が得られないことになる。
【００９０】
例えば、実プレ噴射量が目標プレ噴射量から大幅にずれてしまう状況では、適正な予熱が行えないことからメイン噴射の実行時に、燃焼騒音の増大、ＰＭ（Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：微粒子）排出量の増大、エンジンの失火等を引き起こしてしまう可能性がある。そればかりでなく、この燃料噴射量のずれに伴って、ドライバビリティの悪化や、排気中の白煙の発生や、燃料消費率の悪化なども懸念される状況になる。このため、以下に述べるような燃料噴射量学習動作が行われる。以下では、プレ噴射の燃料噴射量学習動作を代表して説明する。
【００９１】
プレ噴射は、燃料噴射圧に応じてインジェクタ３２の開弁時間を適宜設定して目標プレ噴射量での燃料噴射が実行されるようにしている。そのため、上記ＥＣＵ２０のＲＯＭには、複数段階（例えば４段階）の燃料圧力（例えば３０ＭＰａ、６０ＭＰａ、９０ＭＰａ、１２０ＭＰａ）それぞれに対し、プレ噴射量とインジェクタ３２への通電時間（開弁時間）との関係が気筒別（インジェクタ別）にそれぞれ記憶されたプレ噴射量設定マップが格納されている。つまり、エンジン回転数等に応じて決定された目標プレ噴射量が得られるように、プレ噴射量設定マップに従い、燃料圧力（上記燃圧センサ６０によって検出された燃料圧力）に応じたインジェクタ３２への通電時間が求められるようになっている。例えば、４気筒エンジンにおいて、４段階の燃料圧力に対してそれぞれ学習が行われるものでは、プレ噴射量設定マップに１６個の学習値（マップ値）が記憶されている。
【００９２】
上記プレ噴射量の学習動作は、上記プレ噴射量設定マップ上の学習値を適宜補正していくことにより、上記燃料噴射システムの個体ばらつきや噴射量の経時変化が生じていても適正なプレ噴射量でプレ噴射が行えるようにするためのものである。
【００９３】
この学習動作として具体的には、インジェクタ３２への指令噴射量が零以下となる無噴射時（燃料噴射量学習動作の実行条件の成立時）にプレ噴射量と同等の極少量の燃料を特定の気筒（ピストン１ｂが圧縮上死点付近にある気筒）に向けて噴射し（以下、この燃料噴射を「単発噴射」と呼ぶ）、この単発噴射に伴うエンジン回転数の変化量など（エンジン運転状態の変化量）を認識する。そして、正確に所定量の単発噴射が実行された場合のエンジン運転状態の変化量データ（目標変化量データ）と、実際に単発噴射を行った場合のエンジン運転状態の変化量とを比較し、そのずれ量（目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差）に応じて上記プレ噴射量設定マップの学習値を補正していく。このような動作を上記プレ噴射量設定マップ上の各燃料圧力毎に且つ各気筒毎に実行していき、全ての気筒に対して燃料圧力に関わりなく適正なプレ噴射量でプレ噴射が行えるようにしている。
【００９４】
この燃料噴射量学習制御にあっては、上記目標変化量（目標とするエンジン回転数の上昇量等）が達成されるようにプレ噴射量設定マップの学習値を補正していく。このため、燃料種類が異なれば、上記目標変化量を達成するために必要となる燃料噴射量も異なることになる。例えば、実燃料噴射量に対するエンジントルクが大きく得られる燃料ほど上記目標変化量を達成するために必要となる燃料噴射量としては少なくなる。
【００９５】
−燃料種類判別動作−
次に、本実施形態において特徴とする動作として、エンジン１が現在使用している燃料の種類を判別するための動作について説明する。この判別動作は、「トルク測定動作」、「実噴射量測定動作」、「燃料種類決定動作」によって行われる。以下、各動作について説明する。この燃料種類判別動作は、インジェクタ３２からの燃料噴射時に行われるものであり、上述した単発噴射の実行時に行ってもよいし、エンジン１の通常運転時（負荷に応じた噴射量で燃料噴射が行われている運転時）に行ってもよい。
【００９６】
（トルク測定動作）
トルク測定動作は、ＥＣＵ２０から所定の指示噴射量信号（インジェクタ３２の開弁期間の指令信号）をインジェクタ３２に与え、それに従ってインジェクタ３２から燃料が噴射された際にエンジン１から出力されるトルクを測定または推定する動作である。例えば、上述した単発噴射の実行時にトルク測定動作を行う場合には、この単発噴射の実行に伴って発生するトルクを測定または推定する。具体的には、周知のトルクセンサ等を用いてトルクの測定を行うようにしてもよいし、エンジン１の運転状態（エンジン回転数等）からトルクを推定するようにしてもよい。また、エンジン１の通常運転時にトルク測定動作を行う場合には、アクセルペダルの踏み込み量等に応じて要求トルクが算出され、この要求トルクが得られるように燃料噴射が行われることになるため、この要求トルクがトルク測定動作によって得られたトルクとなる（トルク認識手段による出力トルクの測定または推定動作）。
【００９７】
尚、このトルク測定動作にあっては、指示噴射量信号（インジェクタ３２の開弁期間の指令信号）とエンジン１から出力されるトルクとの関係が判るのみであって、実噴射量とトルクとの関係については特定できない。それは、上述した燃料噴射量学習制御によって指示噴射量信号と実噴射量との関係が変更（学習値が補正）されるためである。従って、このトルク測定動作において得られたトルクに対応する実際の燃料噴射量（実噴射量）を測定することが必要になる。これにより、実噴射量とトルクとの関係を特定することが可能になる。そのために、以下に述べる実噴射量測定動作が行われる。
【００９８】
（実噴射量測定動作）
実噴射量測定動作は、ＥＣＵ２０から所定の指示噴射量信号（インジェクタ３２の開弁期間の指令信号）をインジェクタ３２に与えた場合に、実際にインジェクタ３２から噴射される燃料噴射量を測定または推定する動作である。具体的には、上記インジェクタ３２の燃料導入口近傍に設けられた上記燃圧センサ６０により検出された燃料圧力と、上記指示噴射量信号により指示されたインジェクタ３２の開弁期間とに基づき、実噴射量が算出される。つまり、上記燃圧センサ６０により検出された燃料圧力の情報に基づき、インジェクタ３２が開弁した場合における単位時間当たりの燃料噴射量を算出し、これに上記指示噴射量信号により指示されたインジェクタ３２の開弁期間を乗算することによって実噴射量を算出するようにしている（実噴射量認識手段による実噴射量の測定または推定動作）。
【００９９】
尚、上記燃圧センサ６０はインジェクタ３２の燃料導入口近傍に設けられているため、インジェクタ３２の噴孔付近での燃料圧力とは僅かな差異が生じている。例えば、燃料噴射が開始された場合には、その燃料噴射の開始と同時にインジェクタ３２の噴孔付近では燃料圧力が降下し始めるのに対し、燃圧センサ６０が配設されているインジェクタ３２の燃料導入口近傍にあっては、僅かな遅れをもって燃料圧力が降下し始めることになる（検出される燃料圧力の降下の遅延）。このため、この差異（インジェクタ３２の燃料導入口近傍における燃料圧力の降下の遅れ）を考慮し、燃圧センサ６０によって検出された燃料圧力に対して、所定の補正係数を乗算しておくことで、正確な実噴射量が算出できるようにしておく。
【０１００】
また、上記燃圧センサ６０をインジェクタ３２の噴孔付近に配設した場合には、検出される燃料圧力の降下の遅れは殆ど生じないため、この構成の場合には上記補正係数による燃料圧力の補正は必要なくなる。
【０１０１】
尚、この燃圧センサ６０の配設位置としては、インジェクタ３２の燃料導入口近傍またはインジェクタ３２の噴孔付近に限らず、コモンレール３４の燃料出口よりも下流側であればよい。この場合、燃圧センサ６０の配設位置がコモンレール３４の燃料出口に近付くほど上記検出される燃料圧力の降下の遅れは大きくなるため、上記補正係数も大きく設定することになる。
【０１０２】
（燃料種類決定動作）
燃料種類決定動作は、上記トルク測定動作によって得られたエンジン１のトルクと、上記実噴射量測定動作によって得られた実燃料噴射量とに基づいて燃料の種類を判別する動作である。
【０１０３】
具体的には、上記ＥＣＵ２０のＲＯＭに、実燃料噴射量とエンジントルクと燃料種類との相関関係についてのマップ（以下、燃料種類判別マップと呼ぶ）が予め記憶されており、上記トルク測定動作によって得られたエンジントルクと、上記実噴射量測定動作によって得られた実燃料噴射量とを、この燃料種類判別マップに適用することによって燃料の種類を判別するようにしている（燃料種類判別手段による燃料種類の判別動作）。
【０１０４】
図４は、燃料種類判別マップの一例を示している。この燃料種類判別マップでは、燃料Ａ〜燃料Ｆの６種類の燃料を、エンジントルク及び実燃料噴射量に基づいて判別できるものとなっている。
【０１０５】
この燃料種類判別マップでは、実燃料噴射量が比較的少なくてもエンジントルクが大きく得られる燃料種を燃料Ａとし、実燃料噴射量に対するエンジントルクの増加割合が小さくなっていくに従って燃料Ｂから燃料Ｆが順に割り付けられている。尚、この図４における破線αはセタン価５８の燃料における実燃料噴射量とエンジントルクとの関係を示し、破線βはセタン価４５の燃料における実燃料噴射量とエンジントルクとの関係を示している（何れも低温状態における実燃料噴射量とエンジントルクとの関係）。
【０１０６】
また、図５は、ディーゼル燃料の例として、バイオディーゼル燃料（例えば植物油由来のもの）、軽油、菜種油それぞれの物性値を示している。この図５によれば、引火点は、軽油、バイオディーゼル燃料、菜種油の順で高くなっていく。また、セタン価は、菜種油、バイオディーゼル燃料、軽油の順で高くなっていく。これらは燃料の着火しやすさを示す指標となる。
【０１０７】
図４に示す燃料種類判別マップ上におけるこれらディーゼル燃料の実燃料噴射量とエンジントルクとの関係は、軽油（セタン価５７）が燃料Ｂに相当し、バイオディーゼル燃料（セタン価５５．３）が燃料Ｃに相当し、菜種油（セタン価３７．６）が燃料Ｅに相当している。
【０１０８】
具体的な燃料種類決定動作としては、上記トルク測定動作によって得られたトルクと、上記実噴射量測定動作によって求められた実燃料噴射量とを、上記燃料種類判別マップに当て嵌めることで、これらトルクと実燃料噴射量との関係が、燃料Ａ〜燃料Ｆのうちの何れの燃料に相当するものであるかを判別する。例えば、燃料が軽油であった場合には、トルクと実燃料噴射量との関係が図４中の燃料Ｂに相当するものとなり、燃料がバイオディーゼル燃料であった場合には、トルクと実燃料噴射量との関係が図４中の燃料Ｃに相当するものとなり、燃料が菜種油であった場合には、トルクと実燃料噴射量との関係が図４中の燃料Ｅに相当するものとなる。
【０１０９】
このようにして、燃料種類決定動作では、実燃料噴射量とエンジントルクとの関係からエンジン１が現在使用している燃料の種類を判別することが可能である。
【０１１０】
−燃料種類に応じたプレ噴射動作−
次に、上記燃料種類判別動作によって判別された燃料種類に応じたプレ噴射動作について説明する。
【０１１１】
上述した如く、燃料種類に応じて、その着火性や実燃料噴射量に対するエンジントルクの大きさが異なっている。例えば、軽油は他の２つの燃料（バイオディーゼル燃料及び菜種油）に比べて着火性が高く且つ実燃料噴射量に対するエンジントルクも大きく得られる。これに対し、菜種油は他の２つの燃料（軽油及びバイオディーゼル燃料）に比べて着火性が低く且つ実燃料噴射量に対するエンジントルクは小さいものとなっている。
【０１１２】
このことを考慮し、プレ噴射の実行時には、その燃料噴射開始タイミング及び燃料噴射量（燃料噴射期間）を燃料種類に適したものに変更するようにしている。
【０１１３】
具体的には、着火性の高い燃料ほど燃料噴射開始タイミングを遅く設定し（遅角側に移行させ）、実燃料噴射量に対するエンジントルクが大きく得られる燃料ほど燃料噴射量を少なく（燃料噴射期間を短く）設定するようにしている。つまり、上記３種類の燃料の場合、プレ噴射によって同一予熱量を得る場合には、菜種油、バイオディーゼル燃料、軽油の順で、燃料噴射開始タイミングをより遅角側に設定し、燃料噴射量をより少なく設定するようにしている（副噴射制御手段による副噴射の噴射量及び噴射時期の調整動作）。
【０１１４】
図６は、燃料噴射開始タイミングを設定するための燃料噴射開始タイミング設定マップである。図６（ａ）は使用している燃料が軽油である場合に選択される燃料噴射開始タイミング設定マップである。図６（ｂ）は使用している燃料がバイオディーゼル燃料である場合に選択される燃料噴射開始タイミング設定マップである。図６（ｃ）は使用している燃料が菜種油である場合に選択される燃料噴射開始タイミング設定マップである。
【０１１５】
これらの図からも判るように、着火性の高い燃料ほど燃料噴射開始タイミングを遅く設定している（遅角側に移行させている）。また、プレ噴射の実行前の筒内温度（例えば上記冷却水温センサ５２によって検出される冷却水温度から推定される）が低いほど、プレ噴射が開始されてからその燃料が着火するまでの時間を長く要するため、同一種類の燃料であっても、この筒内温度が低いほど燃料噴射開始タイミングを早く設定している（進角側に移行させている）。
【０１１６】
図７は、インジェクタ３２からの燃料噴射量を設定するための燃料噴射量設定マップである。図７（ａ）は使用している燃料が軽油である場合に選択される燃料噴射量設定マップである。図７（ｂ）は使用している燃料がバイオディーゼル燃料である場合に選択される燃料噴射量設定マップである。図７（ｃ）は使用している燃料が菜種油である場合に選択される燃料噴射量設定マップである。
【０１１７】
これらの図からも判るように、実燃料噴射量に対するエンジントルクが大きく得られる燃料ほど燃料噴射量を少なく設定している（燃料噴射期間を短くしている）。また、プレ噴射での要求予熱量が大きいほど、同一種類の燃料であっても、燃料噴射量が多くなるように設定している。
【０１１８】
尚、上述した燃料種類に応じたプレ噴射動作は、各燃料毎の燃料噴射開始タイミング設定マップや燃料噴射量設定マップに従って行うものに限らず、演算によって燃料噴射開始タイミング（上記式（３）を使用して燃料噴射開始タイミングを演算する場合）や燃料噴射量を設定する場合に、その演算に使用する補正係数を燃料種類に応じて変更して燃料種類に応じたプレ噴射を行うようにしてもよい。
【０１１９】
−燃料種類に応じたメイン噴射動作−
メイン噴射においても、上述したプレ噴射動作の場合と同様に、着火性の高い燃料ほど燃料噴射開始タイミングを遅く設定し、実燃料噴射量に対するエンジントルクが大きく得られる燃料ほど燃料噴射量を少なく設定する。つまり、上記３種類の燃料の場合、メイン噴射によって同一トルク量を得る場合には、菜種油、バイオディーゼル燃料、軽油の順で、燃料噴射開始タイミングをより遅角側に設定し、燃料噴射量をより少なく設定するようにしている。
【０１２０】
この燃料種類に応じたメイン噴射動作においても上述したプレ噴射動作の場合と同様に、各燃料種類毎のメイン噴射用の燃料噴射開始タイミング設定マップ及びメイン噴射用の燃料噴射量設定マップに従ってメイン噴射の燃料噴射が設定される。また、各燃料毎の燃料噴射開始タイミング設定マップや燃料噴射量設定マップに従って行うものに限らず、演算によって燃料噴射開始タイミング（上記式（４）を使用して燃料噴射開始タイミングを演算する場合）や燃料噴射量を設定する場合に、その演算に使用する補正係数を燃料種類に応じて変更して燃料種類に応じたメイン噴射を行うようにしてもよい。
【０１２１】
図８（ｂ）は、上記３種類の燃料をそれぞれ使用した場合のプレ噴射及びメイン噴射の燃料噴射パターンを示している。ここでは、理解を容易にするために、プレ噴射で噴射された燃料の略全量が筒内の予熱に寄与するものとして説明する。
【０１２２】
図８（ｂ）中の一点鎖線は燃料が菜種油である場合の燃料噴射パターンである。破線は燃料がバイオディーゼル燃料である場合の燃料噴射パターンである。実線は燃料が軽油である場合の燃料噴射パターンである（この図８（ｂ）は、何れの燃料においても燃料噴射終了タイミングが一致する場合を示している）。このように、着火性の高い燃料ほど燃料噴射開始タイミングを遅く設定し、実燃料噴射量に対するエンジントルクが大きく得られる燃料ほど燃料噴射量を少なく設定している。
【０１２３】
このようにして燃料種類に応じてプレ噴射及びメイン噴射の燃料噴射パターンを変更することにより、何れの燃料を使用した場合であっても、図８（ａ）に示すような理想的な燃焼形態を得ることができる。つまり、上述した如く、プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングと、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングと、シリンダ内で往復移動するピストン１ｂが圧縮上死点に達するタイミングとを互いに略一致させることが可能になる。また、メイン噴射での熱発生率波形としては、圧縮上死点後の所定ピストン位置（例えば、圧縮上死点後１０°（ＡＴＤＣ１０°）の時点）で熱発生率が極大値（ピーク値）に達している（燃料噴射制御手段による高効率燃料噴射制御動作）。
【０１２４】
このような燃料噴射パターンで燃料噴射を行うことにより、燃料種類に関わりなく、プレ噴射で噴射された燃料が最大限に利用されて必要十分な熱発生量を発生し、筒内が適切に予熱されることになる。つまり、プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生量を最大限に利用して、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼を開始させることができることになる。例えば、プレ噴射の燃料噴射タイミングとして、菜種油の場合にはピストン１ｂの圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）１０°のタイミングに設定し、バイオディーゼル燃料の場合にはピストン１ｂの圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）９°のタイミングに設定し、軽油の場合にはピストン１ｂの圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）８°のタイミングに設定するといったことが挙げられる。これにより、プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングが、ピストン１ｂが圧縮上死点に達するタイミングに略一致するようにしている。
【０１２５】
このようなタイミングでプレ噴射を実行するために、予め実験等によってエンジン回転数、アクセル開度（エンジン負荷）、冷却水温度等をパラメータとして、プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングが、ピストン１ｂが圧縮上死点に達するタイミングに略一致するようなプレ噴射の実行タイミングをマップ化し、上述した燃料噴射開始タイミング設定マップを上記ＲＯＭに記憶させておく。そして、プレ噴射を実行するに際して、このマップを参照してその実行タイミングを設定し、プレ噴射を実行させる。これにより、プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングが、ピストン１ｂが圧縮上死点に達するタイミングに略一致することになる。言い換えると、何れの燃料が使用された場合であってもプレ噴射による筒内の予熱量を等しく得ることができ、その結果、メイン噴射の燃焼開始タイミングを最適に設定することが可能になる。
【０１２６】
同様に、予め実験等によってエンジン回転数、アクセル開度（エンジン負荷）、冷却水温度、プレ噴射での燃料噴射量等をパラメータとして、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングが、ピストン１ｂが圧縮上死点に達するタイミングに略一致するようなメイン噴射の実行タイミングをマップ化し、上述した燃料噴射量設定マップを上記ＲＯＭに記憶させておく。例えば、メイン噴射の燃料噴射タイミングとして、菜種油の場合にはピストン１ｂの圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）４°のタイミングに設定し、バイオディーゼル燃料の場合にはピストン１ｂの圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）３°のタイミングに設定し、軽油の場合にはピストン１ｂの圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）２°のタイミングに設定するといったことが挙げられる。そして、メイン噴射を実行するに際して、このマップを参照してその実行タイミングを設定し、メイン噴射を実行させる。これにより、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングが、ピストン１ｂが圧縮上死点に達するタイミングに略一致することになる。
【０１２７】
尚、上述した如く燃料種類に応じたプレ噴射の実行により筒内の予熱量を調整できるため、仮にメイン噴射での燃焼開始タイミングを各燃料で一致させたとしても（何れの燃料においてもメイン噴射での燃焼開始タイミングを一致させたとしても）、プレ噴射の燃料噴射形態を燃料種類に応じて適切に調整することにより、図８（ａ）と同様の熱発生率波形を得ることが可能である。
【０１２８】
尚、図８では、各燃料それぞれにおけるプレ噴射の噴射終了タイミングが互いに一致している。また、メイン噴射の噴射終了タイミングも互いに一致している。本発明は、これに限定されることなく、各燃料それぞれにおいて必要な燃料噴射量を得るために噴射終了タイミングは互いに異なる場合もある。
【０１２９】
例えば、軽油に比べて着火性が低い燃料であって、実燃料噴射量に対して得られるエンジントルクが軽油に比べて大幅に小さい燃料の場合には、プレ噴射の噴射終了タイミング及びメイン噴射の噴射終了タイミングが共に、軽油の場合のプレ噴射の噴射終了タイミング及びメイン噴射の噴射終了タイミングに対して遅角側に設定される。図９（ｂ）は、この場合におけるプレ噴射及びメイン噴射の燃料噴射パターンを示している。この図９（ｂ）の実線は燃料が軽油の場合の燃料噴射パターンであり、一点鎖線は軽油に比べて着火性が低く且つ実燃料噴射量に対して得られるエンジントルクが軽油に比べて大幅に小さい燃料（図中の代替燃料Ｉ）の燃料噴射パターンである。
【０１３０】
また、軽油に比べて着火性が低い燃料であって、実燃料噴射量に対して得られるエンジントルクが軽油に比べて大きい燃料の場合には、プレ噴射の噴射終了タイミング及びメイン噴射の噴射終了タイミングが共に、軽油の場合のプレ噴射の噴射終了タイミング及びメイン噴射の噴射終了タイミングに対して進角側に設定される。図１０（ｂ）は、この場合におけるプレ噴射及びメイン噴射の燃料噴射パターンを示している。この図１０（ｂ）の実線は燃料が軽油の場合の燃料噴射パターンであり、一点鎖線は軽油に比べて着火性が低く且つ実燃料噴射量に対して得られるエンジントルクが軽油に比べて大きい燃料（図中の代替燃料ＩＩ）の燃料噴射パターンである。
【０１３１】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、実燃料噴射量とトルクとの関係に基づいて、現在使用している燃料の種類を高い精度で判別することができ、その判別された燃料に適した燃料噴射制御を実現することができる。このため、燃料種類に関わりなく排気エミッションの改善及びエンジン性能の向上を図ることが可能になる。また、燃焼騒音の低減、ドライバビリティの改善、排気中の白煙の発生防止、燃料消費率の改善などを図ることも可能である。
【０１３２】
−他の実施形態−
以上説明した実施形態では、コモンレール式筒内直噴型多気筒（４気筒）ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、例えば６気筒ディーゼルエンジンなど他の任意の気筒数のディーゼルエンジンにも適用可能である。また、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジン等の他の内燃機関にも本発明は適用可能である。更には、本発明が適用可能なエンジンは、自動車用のエンジンに限るものでもない。
【０１３３】
また、上記実施形態ではプレ噴射及びメイン噴射の燃料噴射開始タイミング及び燃料噴射量（燃料噴射期間）を燃料種類に応じて変更する場合について説明した。本発明はこれに限らず、上記パイロット噴射、アフタ噴射、ポスト噴射に対しても、燃料噴射開始タイミング及び燃料噴射量（燃料噴射期間）を燃料種類に応じて変更するようにしてもよい。
【０１３４】
また、上記実施形態では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ３２を適用したエンジン１について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンへの適用も可能である。
【０１３５】
また、上記燃圧センサ６０の配設箇所としては、全てのインジェクタ３２に対して適用してもよいし、１つのインジェクタ３２のみに対して適用してもよい。
【０１３６】
また、インジェクタ３２から噴射される燃料の実噴射量を測定する手段としては、コモンレール３４とインジェクタ３２を接続する配管の途中に流量センサを設けておき、その流量センサによって検出される燃料流量を測定するようにしてもよい。
【０１３７】
更に、エンジン１の出力トルクを測定または推定する手段としては、筒内圧力を検出可能な構成とし、この筒内圧力から出力トルクを推定するようにしてもよい。
【０１３８】
また、上記実施形態では、燃料種類に応じて燃料噴射開始タイミング及び燃料噴射量（燃料噴射期間）の両方を変更するようにしていた。これに限らず、燃料噴射開始タイミング及び燃料噴射量のうちの一方のみを変更する場合も本発明の技術的思想の範疇である。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明は、自動車に搭載されるコモンレール式筒内直噴型多気筒ディーゼルエンジンにおいて使用されている燃料の種類の正確な判別と、その判別結果を利用した燃料噴射制御とに適用可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
１        エンジン（内燃機関）
１ａ      シリンダ
１ｂ      ピストン
３        燃焼室
３２      インジェクタ（燃料噴射弁）
３４      コモンレール（蓄圧容器）
６０      燃圧センサ（燃料圧力検出手段）
【図１】
2011061851.tif 000003
【図２】
2011061851.tif 000004
【図３】
2011061851.tif 000005
【図４】
2011061851.tif 000006
【図５】
2011061851.tif 000007
【図６】
2011061851.tif 000008
【図７】
2011061851.tif 000009
【図８】
2011061851.tif 000010
【図９】
2011061851.tif 000011
【図１０】
2011061851.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月11日(2012.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料を蓄圧保持する蓄圧容器より燃料が供給される燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を判別するための燃料種類判別装置であって、
上記蓄圧容器の燃料出口よりも下流側には燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段が配設されており、
上記燃料圧力検出手段によって検出された燃料圧力に対し、上記燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されてから上記燃料圧力検出手段の配設位置の燃料圧力が降下し始めるまでの遅延時間を考慮した補正係数を乗算することにより算出した補正後の燃料圧力と、その燃料圧力で実行される燃料噴射の噴射期間とに基づいて、上記燃料噴射弁から噴射された燃料の実噴射量を推定する実噴射量認識手段と、
上記燃料噴射弁から噴射された燃料の燃焼によって発生した内燃機関の出力トルクを測定または推定するトルク認識手段と、
上記実噴射量認識手段によって推定された燃料の実噴射量と、上記トルク認識手段によって測定または推定された内燃機関の出力トルクとに基づいて、上記燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を判別する燃料種類判別手段とを備えており、
上記燃料圧力検出手段の配設位置が上記蓄圧容器の燃料出口に近いほど、上記補正係数は大きく設定されることを特徴とする内燃機関の燃料種類判別装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の燃料種類判別装置において、
燃料噴射量学習動作の実行条件が成立した場合に、特定の気筒内に燃料噴射弁から指示噴射期間に従った燃料噴射を行い、その燃料噴射に伴う内燃機関の運転状態の変化から目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差に基づく学習値を取得する燃料噴射量学習動作を実行するようになっており、
上記トルク認識手段は、上記燃料噴射量学習動作によって得られた学習値に基づいて指示噴射期間に応じた燃料噴射を実行することにより得られた内燃機関の出力トルクを測定または推定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料種類判別装置。
【請求項３】
燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行可能な圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記請求項１記載の燃料種類判別装置における燃料種類判別手段によって判別された燃料の種類に応じて上記副噴射の噴射量及び噴射時期のうち少なくとも一方を調整する副噴射制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記副噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生率が最大となるタイミングと、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼開始タイミングと、シリンダ内で往復移動するピストンが圧縮上死点に達するタイミングとが互いに一致するように上記各燃料噴射の噴射タイミング及び噴射量を制御する高効率燃料噴射制御動作を実行可能な燃料噴射制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
上記請求項３または４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記燃料噴射制御手段は、副噴射で噴射され且つ気筒内のスワール流に沿って流れる燃料に対して主噴射で噴射された燃料が重畳しないように、副噴射の実行タイミングと主噴射の実行タイミングとをそれぞれ設定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
−解決手段−
具体的に、本発明は、高圧燃料を蓄圧保持する蓄圧容器より燃料が供給される燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を判別するための燃料種類判別装置を前提とする。この燃料種類判別装置に対し、燃料圧力検出手段、実噴射量認識手段、トルク認識手段、燃料種類判別手段を備えさせている。上記燃料圧力検出手段は、上記蓄圧容器の燃料出口よりも下流側の燃料圧力を検出する。上記実噴射量認識手段は、上記燃料圧力検出手段によって検出された燃料圧力に対し、上記燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されてから上記燃料圧力検出手段の配設位置の燃料圧力が降下し始めるまでの遅延時間を考慮した補正係数を乗算することにより算出した補正後の燃料圧力と、その燃料圧力で実行される燃料噴射の噴射期間とに基づいて、上記燃料噴射弁から噴射された燃料の実噴射量を推定する。トルク認識手段は、上記燃料噴射弁から噴射された燃料の燃焼によって発生した内燃機関の出力トルクを測定または推定する。燃料種類判別手段は、上記実噴射量認識手段によって推定された燃料の実噴射量と、上記トルク認識手段によって測定または推定された内燃機関の出力トルクとに基づいて、上記燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を判別する。そして、上記燃料圧力検出手段の配設位置が上記蓄圧容器の燃料出口に近いほど、上記補正係数は大きく設定される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、上記蓄圧容器の燃料出口よりも下流側の燃料圧力は、燃料噴射弁の燃料噴射に伴って生じる圧力変動をより良く反映したものとなる。つまり、蓄圧容器内における燃料圧力（レール圧）を検出する従来構成の場合には、燃料噴射弁からの燃料噴射に伴って生じる圧力変動が噴孔から蓄圧容器に伝播するまでに減衰してしまい燃料噴射圧力（実噴射量を正確に算出するために必要となる値）を正確に検出することが難しい。これに対し、蓄圧容器の燃料出口よりも下流側の燃料圧力を検出する場合には、燃料噴射に伴って生じる圧力変動が減衰する前にこれを検出することが可能となる。従って、本解決手段では、実噴射量の推定に適した燃料圧力を燃料圧力検出手段によって検出することが可能になり、この実噴射量の推定を高い精度で行うことができる。その結果、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を高い精度で判別することが可能になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本解決手段によれば、検出燃料圧力の遅延（噴孔周辺の燃料圧力よりも高い圧力として検出してしまうこと）による検出誤差を解消することができる。このため、噴孔周辺の燃料圧力に即した燃料圧力に基づいて実噴射量を推定することが可能になって、実噴射量をよりいっそう高い精度で推定することができる。その結果、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料の種類を高い精度で判別することが可能になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
図８（ｂ）中の一点鎖線は燃料が菜種油である場合の燃料噴射パターンである。二点鎖線は燃料がバイオディーゼル燃料である場合の燃料噴射パターンである。実線は燃料が軽油である場合の燃料噴射パターンである（この図８（ｂ）は、何れの燃料においても燃料噴射終了タイミングが一致する場合を示している）。このように、着火性の高い燃料ほど燃料噴射開始タイミングを遅く設定し、実燃料噴射量に対するエンジントルクが大きく得られる燃料ほど燃料噴射量を少なく設定している。
【国際調査報告】
2011061851.tif 000013
2011061851.tif 000014
2011061851.tif 000015
2011061851.tif 000016